纤维状纤维素的制造方法和纤维状纤维素技术

本发明专利技术以提供一种微细纤维状纤维素的制造方法为课题，所述制造方法能够高效率地且以高收率得到具有磷酸基的微细纤维状纤维素。本发明专利技术涉及一种纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素的制造方法，该方法包括以下步骤：步骤(A)，向纤维素纤维中导入磷酸基，经由磷酸基形成交联结构，从而得到交联磷酸化纤维素纤维；步骤(B)，通过切断交联结构的一部分或全部，得到交联切断磷酸化纤维素纤维；以及步骤(C)，通过对交联切断磷酸化纤维素纤维实施机械处理，得到纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素，其中，在步骤(A)中形成大于或等于0.05mmol/g且小于或等于2.0mmol/g的交联结构，步骤(B)是在pH大于或等于3的水系溶剂中进行交联结构的水解的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维状纤维素的制造方法和纤维状纤维素
本专利技术涉及一种微细纤维状纤维素的制造方法和微细纤维状纤维素。而且，本专利技术还涉及含有微细纤维状纤维素的浆液和含有微细纤维状纤维素的片材。
技术介绍
近年来，由于石油资源的替代和环境意识的提高，利用了可再生的天然纤维的材料受到关注。即使在天然纤维中，纤维直径大于或等于10μm且小于或等于50μm的纤维状纤维素、特别是来源于木材的纤维状纤维素(纸浆)迄今为止也主要是作为纸制品而广泛使用。另外，作为纤维状纤维素，还已知纤维直径小于或等于1μm的微细纤维状纤维素。微细纤维状纤维素可以用作片材或复合体的构成原料。已知在使用微细纤维状纤维素时，因纤维之间的接点显著增加，故拉伸强度等大幅提高。另外，还研究了微细纤维状纤维素在增稠剂等用途中的应用。微细纤维状纤维素可以通过对现有的纤维素纤维进行机械处理而制得，纤维素纤维彼此通过氢键强力结合。因此，仅凭单纯地进行机械处理，直至得到微细纤维状纤维素为止需要巨大的能量。为了以更小的机械处理能量制造微细纤维状纤维素，已知与机械处理组合进行化学处理或生物处理这样的预处理是有效的。特别是，通过化学处理向纤维素表面的羟基中导入亲水性官能团(例如羧基、阳离子基团、磷酸基等)时，产生离子之间的电排斥，并且离子发生水合，从而特别是在水系溶剂中的分散性显著提高。因此，与没有实施化学处理时相比，微细化的能量效率提高。例如，专利文献1和2中公开了：磷酸基与纤维素的羟基形成了酯的磷酸化微细纤维状纤维素和磷酸化微细纤维状纤维素的制造方法。在专利文献2中，研究了在尿素的存在下进行磷酸基导入步骤、或者通过多次进行磷酸基导入步骤来增加磷酸基导入量。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2013/073652号公报；专利文献2：国际公开第2014/185505号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题关于具有磷酸基的微细纤维状纤维素，有时希望导入更多的磷酸基。另一方面，微细纤维状纤维素优选为在形成浆液时能够表现出高粘度者。因此，本专利技术人以高效率地制造这样的微细纤维状纤维素为目的进行了研究。用于解决课题的方法为了解决上述课题，本专利技术人进行了深入研究，结果发现了：在磷酸化微细纤维状纤维素的制造方法中，在经由导入到纤维素中的磷酸基形成规定量的交联结构后，进行该交联结构的水解，之后进行微细化处理，从而可以高效率地获得磷酸基导入量充分高、并且由磷酸基介导的交联结构的形成少的磷酸化微细纤维状纤维素。本专利技术人发现：这样的磷酸化微细纤维状纤维素在形成浆液时能够表现出高粘度，从而完成了本专利技术。具体而言，本专利技术具有以下的构成。[1]一种纤维状纤维素的制造方法，该纤维状纤维素的纤维宽度小于或等于1000nm，该制造方法包括以下步骤：步骤(A)，向纤维素纤维中导入磷酸基，经由磷酸基形成交联结构，从而得到交联磷酸化纤维素纤维；步骤(B)，通过切断交联结构的一部分或全部，得到交联切断磷酸化纤维素纤维；以及步骤(C)，通过对交联切断磷酸化纤维素纤维实施机械处理，得到纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素，其中，在步骤(A)中，形成大于或等于0.05mmol/g且小于或等于2.0mmol/g的交联结构，步骤(B)是在pH大于或等于3的水系溶剂中进行交联结构的水解的步骤。[2][1]所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，在步骤(B)中切断交联结构的50摩尔％或多于50摩尔％。[3][1]或[2]所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，步骤(B)为热碱处理步骤。[4][1]～[3]中任一项所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，以供给步骤(A)之前的纤维素纤维的聚合度为DPa、以步骤(B)中得到的交联切断磷酸化纤维素纤维的聚合度为DPb时，DPb/DPa的值大于或等于0.65且小于或等于0.94。[5][1]～[4]中任一项所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，步骤(B)中得到的交联切断磷酸化纤维素纤维的聚合度(DPb)大于或等于600。[6][1]～[5]中任一项所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，步骤(C)中得到的纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素的聚合度(DPc)大于或等于390。[7]一种纤维状纤维素，其纤维宽度小于或等于1000nm，且具有磷酸基，其中，该纤维状纤维素的磷酸基量大于或等于1.65mmol/g，纤维状纤维素的聚合度大于或等于390，纤维状纤维素包含由磷酸基介导的交联结构。[8][7]所述的纤维状纤维素，其中，具有氨基甲酸酯键的基团的含量小于或等于0.3mmol/g。[9]一种浆液，其含有[7]或[8]所述的纤维状纤维素。[10][9]所述的浆液，该浆液在25℃的粘度大于或等于9500mPa·s。[11]一种片材，其含有[7]或[8]所述的纤维状纤维素。[12][11]所述的片材，其中，以片材在200℃真空干燥4小时之后的YI值为YI2、以片材在200℃真空干燥4小时之前的YI值为YI1时，用YI2－YI1表示的ΔYI的值小于或等于20。专利技术效果根据本专利技术的制造方法，可以高效率地获得在形成浆液时能够表现出高粘度、且具有磷酸基的微细纤维状纤维素。附图说明图1是显示相对于具有磷酸基的纤维原料的NaOH滴加量与电导率的关系的曲线图。具体实施方式下面，对本专利技术进行详细说明。以下记载的构成要件的说明有时是基于代表性的实施方式或具体例子而提出的，但本专利技术并不限于这样的实施方式。(纤维状纤维素的制造方法)本专利技术涉及纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素(还称作微细纤维状纤维素)的制造方法。本专利技术的纤维状纤维素的制造方法包括：步骤(A)，向纤维素纤维中导入磷酸基，经由磷酸基形成交联结构，从而得到交联磷酸化纤维素纤维；步骤(B)，通过切断交联结构的一部分或全部，得到交联切断磷酸化纤维素纤维；以及步骤(C)，通过对交联切断磷酸化纤维素纤维实施机械处理，得到纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素。这里，在步骤(A)中形成大于或等于0.05mmol/g且小于或等于2.0mmol/g的交联结构。另外，步骤(B)是在pH大于或等于3的水系溶剂中进行交联结构的水解的步骤。如上所述，由于本专利技术的纤维状纤维素的制造方法具有形成交联结构的步骤(步骤(A))，所以能够导入较多的磷酸基。另外，如上所述，由于本专利技术的制造方法是在规定的条件下进行交联切断步骤(步骤(B))，所以能够将微细纤维状纤维素的聚合度保持在高水平。在本专利技术中，由于具有上述的步骤，所以能够高效率地以高收率获得具有磷酸基的微细纤维状纤维素。在以往的微细纤维状纤维素的制造步骤中，为了提高微细纤维状纤维素的收率或磷酸基导入量，必须严格控制磷酸化反应步骤等条件，制造步骤趋于繁杂。另外，在以往的微细纤维状纤维素的制造步骤中，为了提高磷酸基导入量，还设置了多次的磷酸化反应步骤。另一方面，如上所述，根据本专利技术的制造方法，即使是在提高了每1次磷酸化反应中的磷酸基导入量的情况下，也能够高效率地获得由磷酸基介导的交联结构少的磷酸化微细纤维状纤维素。由此，即使在设置1次或者次数少的磷酸基导入步骤的情况下，也能够充分提高磷酸化微细纤维状纤维素的磷酸基导入量，并且能够抑制由磷酸基介导的交联结构的形成。因此，例如即使是只设置1次磷酸基导入步骤的情况，也能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维状纤维素的制造方法，该纤维状纤维素的纤维宽度小于或等于1000nm，该纤维状纤维素的制造方法包括以下步骤：步骤(A)：向纤维素纤维中导入磷酸基，经由所述磷酸基形成交联结构，从而得到交联磷酸化纤维素纤维；步骤(B)：通过切断所述交联结构的一部分或全部，得到交联切断磷酸化纤维素纤维；以及步骤(C)：通过对所述交联切断磷酸化纤维素纤维实施机械处理，得到纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素；其中，在所述步骤(A)中形成大于或等于0.05mmol/g且小于或等于2.0mmol/g的交联结构；所述步骤(B)是在pH大于或等于3的水系溶剂中进行交联结构的水解的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 JP 2016-0711611.一种纤维状纤维素的制造方法，该纤维状纤维素的纤维宽度小于或等于1000nm，该纤维状纤维素的制造方法包括以下步骤：步骤(A)：向纤维素纤维中导入磷酸基，经由所述磷酸基形成交联结构，从而得到交联磷酸化纤维素纤维；步骤(B)：通过切断所述交联结构的一部分或全部，得到交联切断磷酸化纤维素纤维；以及步骤(C)：通过对所述交联切断磷酸化纤维素纤维实施机械处理，得到纤维宽度小于或等于1000nm的纤维状纤维素；其中，在所述步骤(A)中形成大于或等于0.05mmol/g且小于或等于2.0mmol/g的交联结构；所述步骤(B)是在pH大于或等于3的水系溶剂中进行交联结构的水解的步骤。2.根据权利要求1所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，在所述步骤(B)中切断所述交联结构的50摩尔％或多于50摩尔％。3.根据权利要求1或2所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，所述步骤(B)为热碱处理步骤。4.根据权利要求1～3中任一项所述的纤维状纤维素的制造方法，其中，以供给所述步骤(A)之前的所述纤维素纤维的聚合度为DPa、以所述步骤(B)中得到的所述交联切断磷酸化纤维素纤维的聚合度为DPb时，DPb/DPa...

【专利技术属性】
技术研发人员：野口裕一，本间郁绘，松原悠介，
申请(专利权)人：王子控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP